KR100735848B1 - Level converting circuit efficiently increasing an amplitude of a small-amplitude signal - Google Patents
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Abstract
출력노드(2)를 구동하는 N채널 드라이브 트랜지스터(6)의 게이트(9)를 용량소자(8)를 통해 입력신호(IN)에 따라 구동한다. 이 드라이브 트랜지스터(6)의 소스노드(4)의 전압을 출력신호로서 출력노드에 출력함으로써, 이 소스노드전압(-VL)보다도 높은 전압(VDD 및 GND)을 갖는 입력신호 IN의 로우레벨의 전압의 레벨변환을 행할 수 있다. 레벨변환회로의 공정수를 감소하여, 임의의 논리레벨의 입력신호의 레벨변환을 행할 수 있는 레벨변환회로를 실현한다. The gate 9 of the N-channel drive transistor 6 driving the output node 2 is driven in accordance with the input signal IN through the capacitor 8. By outputting the voltage of the source node 4 of the drive transistor 6 as an output signal to the output node, the voltage of the low level of the input signal IN having voltages VDD and GND higher than this source node voltage (-VL). Level conversion can be performed. By reducing the number of steps of the level converting circuit, a level converting circuit capable of level converting an input signal having an arbitrary logic level is realized.
진폭, 레벨변환, 트랜지스터, 신호, 반도체, 게이트, 노드Amplitude, level shift, transistor, signal, semiconductor, gate, node
Description
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a level converting circuit according to
도 2는 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.FIG. 2 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG.
도 3a 및 3b는, 도 1에 나타내는 저항소자의 대체예를 나타내는 도면이다.3A and 3B show an alternative example of the resistance element shown in FIG. 1.
도 4a 및 4b는, 도 1에 나타내는 저항소자의 또 다른 대체예를 나타내는 도면이다.4A and 4B show still another alternative example of the resistance element shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 레벨변환회로의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.5 is a diagram schematically showing the configuration of the level conversion circuit according to the second embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.FIG. 6 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG.
도 7은 본 발명의 실시예 3에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 7 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the third embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예 3의 변경예를 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing a modification of the third embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.FIG. 9 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG.
도 10은 본 발명의 실시예 4에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 10 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention.
도 11은 도 10에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.FIG. 11 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG.
도 12는 본 발명의 실시예 4의 변경예를 나타내는 도면이다.12 is a diagram showing a modification of the fourth embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 실시예 5에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 13 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the fifth embodiment of the present invention.
도 14는 도 13에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.FIG. 14 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG.
도 15는 본 발명의 실시예 6에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 15 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the sixth embodiment of the present invention.
도 16은 도 15에 나타내는 회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.16 is a signal waveform diagram illustrating the operation of the circuit shown in FIG. 15.
도 17은 본 발명의 실시예 6의 변경예를 나타내는 도면이다.17 is a diagram showing a modification of the sixth embodiment of the present invention.
도 18은 본 발명의 실시예 7에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 18 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
도 19는 본 발명의 실시예 8에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다.Fig. 19 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the eighth embodiment of the present invention.
도 20은 도 19에 나타내는 파워 온 리셋트회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다.20 is a signal waveform diagram illustrating the operation of the power-on reset circuit shown in FIG. 19.
도 21은 도 19에 나타내는 파워 온 리셋트회로의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.FIG. 21 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the power-on reset circuit shown in FIG. 19.
도 22는 도 21에 나타내는 파워 온 리셋트회로의 동작을 나타내는 신호파형 도이다.FIG. 22 is a signal waveform diagram illustrating the operation of the power-on reset circuit shown in FIG. 21.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *
1 : 입력노드 2 : 출력노드1: input node 2: output node
3 : 하이측 전원노드 4 : 로우측 전원노드3: High side power node 4: Low side power node
5, 7 : 저항소자 8 : 용량소자5, 7: resistor element 8: capacitor element
6 : MOS 트랜지스터 11 : 입력노드6: MOS transistor 11: input node
12 : 출력노드 13 : 하이측 전원노드12: Output node 13: High side power node
14 : 로우측 전원노드 16 : MOS 트랜지스터14: low power supply node 16: MOS transistor
15, 17 : 전류구동소자 18 : 용량소자15, 17: current driving device 18: capacitor
20 : 부트스트랩형 부하회로 23 : 용량소자20: bootstrap load circuit 23: capacitor
22, 24 : MOS 트랜지스터 30 : 부트스트랩형 부하회로22, 24: MOS transistor 30: Bootstrap type load circuit
33, 32 : MOS 트랜지스터 33 : 용량소자33, 32: MOS transistor 33: capacitor
40 : 출력구동회로 41-43, 45, 46 : MOS 트랜지스터40: output drive circuit 41-43, 45, 46: MOS transistor
44 : 용량소자 50 : 최종출력노드44: capacitive element 50: final output node
60 : 푸시풀단 62 : 최종출력노드60: push pull stage 62: final output node
100 : 입력변환단 110 : 푸시풀단100: input conversion stage 110: push pull stage
120 : 부트스트랩형 구동단 130 : 레시오리스 부트스트랩형 최종출력단120: Bootstrap type drive stage 130: Latios bootstrap type final output stage
160 : 최종출력노드 Q1-Q15 : MOS 트랜지스터160: final output node Q1-Q15: MOS transistor
CP1-CP3 : 용량소자 200 : MOS 트랜지스터CP1-CP3: Capacitive element 200: MOS transistor
210 : 저항소자 220 : MOS 트랜지스터210: resistance element 220: MOS transistor
230 : 파워 온 리셋트회로230: power-on reset circuit
본 발명은, 신호의 진폭을 변환하기 위한 레벨변환회로에 관한 것으로, 특히, 1종류의 도전형의 절연게이트형 전계효과 트랜지스터를 사용하는 레벨변환회로에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
반도체장치에 있어서는, P채널 MOS 트랜지스터(절연게이트형 전계효과 트랜지스터)와 N채널 MOS 트랜지스터로 구성되는 CMOS 회로가 널리 사용된다. 이 CMOS 회로에서는, MOS 트랜지스터의 임계치전압의 특성으로부터, H 레벨(논리하이레벨)의 신호출력시에는 P채널 MOS 트랜지스터를 도통시키고, L 레벨(논리로우레벨)의 신호의 출력시에는 N채널 MOS 트랜지스터를 도통시키는 것이 일반적이다. CMOS 회로는, 그 출력신호의 변화시에 있어서는 충방전전류가 흐르지만, 출력신호의 안정시에는 전류는 흐르지 않기 때문에, 소비전력을 감소할 수 있다.In semiconductor devices, CMOS circuits composed of P-channel MOS transistors (insulated gate field effect transistors) and N-channel MOS transistors are widely used. In this CMOS circuit, from the characteristics of the threshold voltage of the MOS transistor, the P-channel MOS transistor is turned on at the time of H-level (logic high level) signal output, and the N-channel MOS is output at the time of L-level (logical low level) signal output. It is common to conduct a transistor. In the CMOS circuit, charge / discharge current flows when the output signal changes, but no current flows when the output signal stabilizes, thereby reducing power consumption.
또한, 반도체장치 내에서는, 전원전압 및 접지전압과 다른 전압레벨의 내부전압이 사용되는 경우가 있다. 내부전압이, 전원전압보다도 높은 또는 접지전압보다도 낮은 경우에는, 전원전압 및 접지전압의 사이에서 변화되는 신호를, 내부전압 및 접지전압의 사이 또는 전원전압 및 내부전압의 사이 또는 제1 및 제2 내부전압의 사이에서 변화되는 신호로 변환하는 레벨변환회로가 필요하게 된다.In the semiconductor device, an internal voltage of a voltage level different from the power supply voltage and the ground voltage may be used in some cases. When the internal voltage is higher than the power supply voltage or lower than the ground voltage, a signal that is changed between the power supply voltage and the ground voltage is transmitted between the internal voltage and the ground voltage, or between the power supply voltage and the internal voltage or the first and second voltages. There is a need for a level conversion circuit for converting a signal that varies between internal voltages.
이러한 레벨변환회로를 CMOS 회로로 구성한 경우, P 및 N채널의 MOS 트랜지스터를 사용할 필요가 있고, 제조공정수가 증대하기 때문에, 1종류의 MOS 트랜지스터를 사용하여 레벨변환회로를 구성하는 예가, 일본특허공개 2002-328643호 공보에서 개시되어 있다.In the case where such a level conversion circuit is constituted by a CMOS circuit, it is necessary to use P and N channel MOS transistors, and the number of manufacturing steps increases, so that an example of configuring a level conversion circuit using one type of MOS transistor is disclosed in Japanese Patent Laid-Open. 2002-328643 is disclosed.
이 선행문헌에 나타나는 레벨변환회로에서는, 접지전압과 전원전압 VDD1의 사이에서 변화되는 신호를, 접지전압과 전원전압 VDD1보다도 높은 내부전압 VDD2의 사이에서 변화되는 신호로 변환한다. 이 선행문헌에 나타나는 레벨변환회로에서는, 다이오드접속되는 부하소자와 직렬로 접속되고 또한 입력신호를 게이트에 수신하는 N채널 MOS 드라이브 트랜지스터로 구성되는 입력단과, 내부전압 공급노드와 접지노드와의 사이에 직렬로 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터로 구성되는 푸시풀 출력단과, 이 푸시풀 출력단의 출력노드와 입력단의 출력노드의 사이에 접속되는 용량소자를 포함한다. 이 출력단의 하이측의 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트가 입력단의 출력노드에 결합되고, 출력단의 로우측 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트로 입력신호가 공급된다.In the level conversion circuit shown in this prior document, a signal that is changed between the ground voltage and the power supply voltage VDD1 is converted into a signal that is changed between the internal voltage VDD2 that is higher than the ground voltage and the power supply voltage VDD1. In the level conversion circuit shown in this prior document, an input terminal composed of an N-channel MOS drive transistor connected in series with a diode-connected load element and receiving an input signal at a gate, and between an internal voltage supply node and a ground node. A push-pull output stage composed of N-channel MOS transistors connected in series, and a capacitive element connected between the output node of the push-pull output stage and the output node of the input stage. The gate of the high side MOS drive transistor of this output stage is coupled to the output node of the input stage, and the input signal is supplied to the gate of the low side MOS drive transistor of the output stage.
용량소자가 부트스트랩 용량으로서 이용된다. 지금, 입력신호가 로우레벨이고, 입력단에 있어서 드라이브 트랜지스터가 오프상태가 되고, 또한, 출력단에 있어서 로우측 드라이브 트랜지스터가 오프상태가 되는 상태를 생각한다. 이 상태에서, 입력신호에 따라 출력단으로부터의 출력신호의 전압레벨이 상승하는 경우, 이 용량소자의 부트스트랩 효과에 의해, 출력단의 하이측 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트전압을 내부전압 VDD2보다도 높게 하여, 전압 VDD2의 레벨의 신호를 생성한 다.The capacitive element is used as the bootstrap capacity. Now consider a state where the input signal is at a low level, the drive transistor is turned off at the input terminal, and the low side drive transistor is turned off at the output terminal. In this state, when the voltage level of the output signal from the output terminal rises in response to the input signal, the gate voltage of the high-side MOS drive transistor of the output terminal is made higher than the internal voltage VDD2 by the bootstrap effect of the capacitor. Generates a signal at the level of VDD2.
입력신호가 하이레벨일 때에는, 출력단의 로우측 MOS 드라이브 트랜지스터에 의해, 출력신호를 접지전압레벨로 구동한다. 이때, 입력단의 출력신호가, 다이오드접속된 부하 MOS 트랜지스터와 드라이브 트랜지스터의 온저항에 의해 결정되는 전압레벨의 로우레벨이 되고, 출력단의 하이측 MOS 드라이브 트랜지스터가 오프상태가 된다.When the input signal is at high level, the output signal is driven to the ground voltage level by the low side MOS drive transistor at the output terminal. At this time, the output signal of the input terminal becomes the low level of the voltage level determined by the on-resistance of the diode-connected load MOS transistor and the drive transistor, and the high side MOS drive transistor of the output terminal is turned off.
이 선행문헌은, 레벨변환회로에서 N채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여, P채널 MOS 트랜지스터를 형성하는 공정을 불필요하게 하여, 공정수를 감소하는 것을 도모하고 있다.This prior document aims to reduce the number of steps by eliminating the step of forming the P-channel MOS transistor using only the N-channel MOS transistor in the level conversion circuit.
이 선행문헌에 나타나는 레벨변환회로의 구성에 있어서는, 출력단의 하이측 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트를 플로팅상태로 설정하여, 용량소자의 부트스트랩 작용에 의해 그 게이트 전압레벨을 상승시켜, 입력신호의 하이레벨전압 VDD1보다도 높은 하이레벨전압 VDD2를 갖는 신호를 생성하고 있다. 입력신호의 로우레벨전압 및 출력신호의 로우레벨전압은, 모두 접지전압이다. 입력단의 드라이브 트랜지스터 및 출력단의 로우측 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트에 공통으로 입력신호를 공급함으로써, 입력신호의 하이레벨전압의 레벨변환을 행할 수 있다.In the configuration of the level conversion circuit shown in this prior document, the gate of the high side MOS drive transistor at the output terminal is set to the floating state, the gate voltage level is raised by the bootstrap action of the capacitor, and the high level of the input signal is obtained. A signal having a high level voltage VDD2 higher than the voltage VDD1 is generated. The low level voltage of the input signal and the low level voltage of the output signal are both ground voltages. By supplying an input signal to the gate of the drive transistor of the input terminal and the gate of the low side MOS drive transistor of the output terminal in common, the level conversion of the high level voltage of the input signal can be performed.
그렇지만, N채널 MOS 트랜지스터를 사용한 경우, 그 출력신호의 로우레벨전압을, 접지전압보다도 낮게 하는 것은 할 수 없다. 출력단의 로우측 MOS 트랜지스 터를 접지노드가 아니라 부전압원에 결합한 경우, 출력단의 로우측 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트가 접지전압이 되어도, 오프상태가 되지 않기 때문에, 출력단에 관통전류가 흐르고, 또한, 출력신호의 하이레벨전압의 레벨이 저하한다.However, when the N-channel MOS transistor is used, the low level voltage of the output signal cannot be lower than the ground voltage. When the low-side MOS transistor of the output stage is coupled to a negative voltage source instead of the ground node, a through-current flows through the output stage because the low-side MOS drive transistor of the output stage does not turn off even when the gate is grounded. The level of the high level voltage of the output signal decreases.
이 접지전압보다도 낮은 부전압레벨의 로우레벨의 신호를 생성하는 경우, 이 선행문헌의 구성에 있어서 전압극성을 반대로 하고, 또한 MOS 트랜지스터를 P채널로 함으로써 부전압레벨의 로우레벨전압을 생성할 수 있다. 그렇지만, 이 경우, 하이레벨전압은, 입력신호 및 출력신호에 있어서 동일한 전원전압레벨이 된다.When a low level signal having a negative voltage level lower than this ground voltage is generated, the voltage polarity is reversed in the structure of this prior document, and a low level voltage of a negative voltage level can be generated by making the MOS transistor P channel. have. However, in this case, the high level voltage becomes the same power supply voltage level in the input signal and the output signal.
따라서, 이 선행문헌의 구성인 경우, N채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여 입력신호의 로우레벨전압을 그 로우레벨전압보다도 낮은 전압레벨로 변환하는 것은 할 수 없다. 마찬가지로, P채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여, 입력신호의 하이레벨전압보다도 높은 전압레벨의 하이레벨전압을 갖는 출력신호를 생성하는 것은 할 수 없다.Therefore, in the case of the structure of this prior document, it is not possible to convert the low level voltage of the input signal to a voltage level lower than the low level voltage using only the N-channel MOS transistor. Similarly, only the P-channel MOS transistor can be used to generate an output signal having a high level voltage having a voltage level higher than that of the input signal.
또한, 이 선행문헌의 구성인 경우, 입력신호의 하이레벨전압 및 로우레벨전압 양자의 레벨변환을, 공통의 회로구성으로 행하는 것은 할 수 없다.
In the case of the structure of this prior art document, the level conversion of both the high level voltage and the low level voltage of the input signal cannot be performed in a common circuit configuration.
본 발명의 목적은, 단일도전형의 MOS 트랜지스터를 사용하여, 어느 하나의 논리레벨의 신호전압도 용이하게 레벨변환할 수 있는 레벨변환회로를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a level conversion circuit that can easily level convert a signal voltage of any logic level by using a single conductive MOS transistor.
본 발명의 다른 목적은, N채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여, 로우레벨전압을, 이것보다 낮은 전압레벨로 변환할 수 있는 레벨변환회로를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a level converting circuit capable of converting a low level voltage to a lower voltage level using only an N-channel MOS transistor.
본 발명의 또 다른 목적은, P채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여, 하이레벨전압을, 이것보다 높은 전압레벨로 변환할 수 있는 레벨변환회로를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a level converting circuit capable of converting a high level voltage to a voltage level higher than this using only a P-channel MOS transistor.
본 발명에 관한 레벨변환회로는 제1 전원과 제2 전원을 갖고, 제1 및 제2 전원의 전압차보다도 작은 진폭을 갖는 입력신호를 제1 및 제2 전원의 전압에 대응하는 전압레벨의 사이에서 변화되는 신호로 변환하는 레벨변환회로이고, 출력노드와 제1 전원과의 사이에 결합되는 제1 MOS 트랜지스터와, 입력신호를 수신하는 노드와 제1 MOS 트랜지스터의 게이트와의 사이에 결합되는 제1 용량소자와, 제1 MOS 트랜지스터의 게이트와 제1 전원과의 사이에 결합되는 제1 전류구동소자와, 제2 전원과 출력노드와의 사이에 결합되는 제2 전류구동소자를 포함한다.The level converting circuit according to the present invention has a first power supply and a second power supply, and input signals having an amplitude smaller than the voltage difference between the first and second power supplies are between voltage levels corresponding to the voltages of the first and second power supplies. A level converting circuit for converting a signal to be changed into a first MOS transistor coupled between an output node and a first power supply, and a first coupled MOS transistor coupled between a node receiving an input signal and a gate of the first MOS transistor. The first capacitor includes a first capacitor, a first current driver coupled between the gate of the first MOS transistor and the first power source, and a second current driver coupled between the second power source and the output node.
제1 MOS 트랜지스터의 게이트전위는, 용량소자의 용량결합 또는 차지펌프동작에 의해, 제1 전원의 전압레벨을 기준으로서 입력신호의 진폭으로 변화된다. 따라서, 확실히 제1 MOS 트랜지스터를 입력신호에 따라 도통/비도통상태로 설정할 수 있어, 입력신호의 제1 전원전압에 대응하는 논리레벨의 전압레벨을 제1 전원전압레벨로 변환할 수 있다.The gate potential of the first MOS transistor is changed to the amplitude of the input signal on the basis of the voltage level of the first power supply by the capacitive coupling or charge pump operation of the capacitor. Therefore, it is possible to reliably set the first MOS transistor in the conducting / non-conducting state according to the input signal, thereby converting the voltage level of the logic level corresponding to the first power supply voltage of the input signal to the first power supply voltage level.
예를 들면, 제1 MOS 트랜지스터가 N채널 MOS 트랜지스터이고, 제1 전원전압이 부전압인 경우, 이 제1 MOS 트랜지스터의 게이트는, 부전압과 그것보다 높은 전압과의 사이에서 변화된다. 따라서, 입력신호가 하이레벨일 때에는 제1 MOS 트랜지스터가 도통하여 출력신호가 부전압레벨이 되고, 입력신호가 로우레벨일 때에는 제1 MOS 트랜지스터의 게이트전위가 부전압레벨의 로우레벨이 되고 비도통상태가 되어, 출력신호를 제2 전류구동소자에 의해 하이레벨로 설정할 수 있다.For example, when the first MOS transistor is an N-channel MOS transistor and the first power supply voltage is a negative voltage, the gate of the first MOS transistor is changed between the negative voltage and a voltage higher than that. Therefore, when the input signal is high level, the first MOS transistor conducts and the output signal becomes the negative voltage level. When the input signal is low level, the gate potential of the first MOS transistor becomes the low level of the negative voltage level and is not conducted. In this state, the output signal can be set to a high level by the second current driving element.
제1 MOS 트랜지스터가 P채널 MOS 트랜지스터의 경우, 제1 MOS 트랜지스터의 게이트전위는, 용량소자에 의해, 제1 전원전압과 그것보다 낮은 전압레벨의 사이에서 변화되고, 입력신호에 따라 제1 MOS 트랜지스터를 확실히 도통/비도통상태로 설정할 수 있다. 입력신호가 로우레벨일 때에, 제1 MOS 트랜지스터의 게이트전위가 로우레벨이 되어 도통상태가 되고, 출력신호로서, 제1 전원전압레벨의 신호가 생성된다.In the case where the first MOS transistor is a P-channel MOS transistor, the gate potential of the first MOS transistor is changed between the first power supply voltage and a lower voltage level by the capacitive element, and according to the input signal, the first MOS transistor. Can be set to the conductive / non-conducting state. When the input signal is at the low level, the gate potential of the first MOS transistor is at the low level and becomes a conductive state, and a signal of the first power supply voltage level is generated as an output signal.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention which is understood in conjunction with the accompanying drawings.
[발명의 실시예][Examples of the Invention]
(실시예 1)(Example 1)
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 1에 나타내는 레벨변환회로는, 하이레벨이 전압 VDD, 로우레벨이 기준전압레벨 GND의 신호 IN을, 하이레벨이 전압 VDD보다 높은 정전압 VH와 로우레벨이 기준전압 GND보다도 낮은 부전압 -VL의 신호 /OUT를 생성한다. 전압 VDD와 정전압 VH는, 동일한 전압레벨이어도 되고, 또한, 전압 VH는, 전압 VDD와 다른 전압레벨이어도 된다. 기준전압 GND는, 각 전압의 측정기준레벨을 공급하고, 통상, 접지전압레벨이다.Fig. 1 is a diagram showing the configuration of the level converting circuit according to the first embodiment of the present invention. The level converting circuit shown in FIG. 1 includes a signal IN having a high level of the voltage VDD and a low level of the reference voltage level GND, a constant voltage VH whose high level is higher than the voltage VDD, and a negative voltage -VL whose low level is lower than the reference voltage GND. Generate signal / OUT. The voltage VDD and the constant voltage VH may be the same voltage level, and the voltage VH may be a voltage level different from the voltage VDD. The reference voltage GND supplies the measurement reference level of each voltage and is usually a ground voltage level.
도 1에서, 레벨변환회로는, 하이측 전원노드(3)와 출력노드(2)의 사이에 접 속되는 저항소자(5)와, 출력노드와 부전원노드(4)의 사이에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터(6)와, 신호입력노드(1)와 MOS 트랜지스터(6)의 게이트노드(9)의 사이에 접속되는 용량소자(8)와, 게이트노드(9)와 로우측 전원노드(4)의 사이에 접속되는 저항소자(7)를 포함한다.In Fig. 1, the level conversion circuit includes a
하이측 전원노드(3)에는, 정전압 VH가 공급되고, 로우측 전원노드(4)에는, 부전압 -VL이 공급된다.The high voltage
저항소자 5는, 저항값 RL을 갖고, 또한, 저항소자 7은, 저항값 RG를 갖는다. 이들 저항소자 5 및 7은, 전류구동소자로서 기능한다. 용량소자 8은, 용량값 Cc를 갖는다.The
입력신호 IN은, 전압 VDD와 기준전압 GND의 사이에서 변화된다. 출력노드 2에, 입력신호 IN을 반전한 출력신호 /OUT가 생성된다.The input signal IN is changed between the voltage VDD and the reference voltage GND. On
도 2는, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다. 이하, 도 2를 참조하여, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 동작에 대하여 설명한다.FIG. 2 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 2, the operation | movement of the level conversion circuit shown in FIG. 1 is demonstrated.
시간 t0에서, 레벨변환회로가, 정상상태이고, 입력노드 1에 공급되는 입력신호 IN이, 기준전압 GND 레벨이라고 한다. 이때, 게이트노드 9가, 저항소자 7에 의해, 부전압 -VL 레벨로 유지되고, MOS 트랜지스터 6이, 게이트 및 소스의 전압이 같고, 비도통상태에 있다. 이 상태에 있어서는, 출력노드(2)로부터의 출력신호 /OUT는, 저항소자 5를 통해 하이측 전원노드 3으로부터 충전되어, 정전압 VH 레벨에 있다.At time t0, the level converting circuit is in a steady state, and the input signal IN supplied to the
시간 t1에서, 입력노드 1로 공급되는 입력신호 IN이, 기준전압 GND로부터 전 압 VDD 레벨로 상승하면, 이 전압변화가, 용량소자 8을 통해 게이트노드 9에 전달된다. 게이트노드 9에는, MOS 트랜지스터 6의 게이트용량, 및 게이트노드 9의 배선용량 등의 기생용량이 존재하기 때문에, 이들 기생적인 용량은, 게이트노드 9에 용량소자 8에 의해 결합되는 전압의 레벨을 감소시킨다. 여기서는, 이러한 기생적인 용량에 대하여 용량소자 8의 용량값 Cc가 충분히 크게 설정되어 있고, 게이트노드 9에는, 전압 VDD의 전위변화가 전달된다고 한다.At time t1, when the input signal IN supplied to the
또한, 저항소자 7의 저항값 RG와 용량소자 8의 용량값 Cc의 곱으로 결정되는 시정수가, 입력신호 IN의 하이레벨의 기간보다도 충분히 크게 설정되어 있다고 하면, 게이트노드 9의 전압은, 부전압 -VL로부터 전압 VDD만큼 상승하고, 저항소자 7및 용량소자 8에 의해 결정되는 시정수에 따라 약간씩, 그 전압레벨이 저하한다.If the time constant determined by the product of the resistance value RG of the
시간 t1에서, 게이트노드 9의 전압상승에 의해, MOS 트랜지스터 6의 게이트-소스 사이에, 전압 VDD가 인가된다. MOS 트랜지스터의 임계치전압이, 이 전압 VDD보다도 충분히 낮게 설정되어 있다고 하면, MOS 트랜지스터(6)가 도통하고, 출력노드(2)의 전압레벨이, -VL+ΔVL1까지 저하한다. 여기서, 전압 ΔVL1은, 저항소자 5와 MOS 트랜지스터 6의 온저항의 비에 의해 결정되는 출력오프셋전압이다. 따라서, 게이트노드 9의 전압레벨이, 저항소자 7에 의한 방전에 의해 저하한 경우, MOS 트랜지스터 6의 온저항이 상승하고, 이 출력오프셋전압 ΔVL1도 높아진다.At time t1, the voltage VDD is applied between the gate and the source of the
시간 t2에서, 입력신호 IN이, 전압 VDD에서 기준전압 GND로 저하하면, 이 전압변화가, 용량소자(8)를 통해 게이트노드(9)에 전달되고, 게이트노드 9의 전압은, 전압 VDD만큼 저하한다. 시간 t2에서, 게이트노드 9의 전압레벨이, 시간 t1에 비해, 저항소자 7을 통한 방전에 의해 전압 ΔVH만큼 저하되어 있으면, 게이트노드(9)의 전압레벨은, 부전압 -VL보다도 더 낮은 전압레벨이 된다. 이에 따라, MOS 트랜지스터(6)가 비도통상태가 되고, 출력노드(2)가, 저항소자(5)에 의해 충전되어, 그 전압레벨이, 다시 정전압 VH 레벨이 된다.At time t2, when the input signal IN falls from the voltage VDD to the reference voltage GND, this voltage change is transmitted to the
여기서, 출력노드(2)의 전압레벨이, 시간 t2에서, -VL+ΔVL2로부터 정전압 VH로 상승하고 있는 것은, MOS 트랜지스터(6)의 온저항이, 그 게이트전위의 저하에 따라 서서히 증대하고, 출력오프셋전압레벨이 상승하기 때문이다.Here, the voltage level of the
이 출력노드(2)로부터의 출력신호 /OUT의 하이레벨 및 로우레벨 양자가, 다음단의 회로의 입력논리 임계치레벨 외에 있도록, 전압 ΔVH 및 ΔVL2를 설정함으로써, 전압 VDD 및 GND의 사이에서 변화되는 입력신호 IN을, 전압 VH와 ΔVL2-VL의 사이에서 변화되는 신호로 변환할 수 있다.By setting the voltages ΔVH and ΔVL2 so that both the high level and the low level of the output signal / OUT from this
이때, 전압 ΔVH는, 용량소자 8의 용량값 Cc와 저항소자 7의 저항값 RG와 입력신호 IN의 하이레벨기간에 의해 결정된다. 전압 VL2는, MOS 트랜지스터 6의 게이트-소스 사이 전압이 전압 VDD-ΔVH일 때의 채널저항과, 저항소자 5의 저항값 RL에 의해 결정된다. 이들 파라미터를 적당히 설정함으로써, 전압 ΔVH 및 ΔVL2를, 충분히 작게 할 수 있다.At this time, the voltage ΔVH is determined by the capacitance value Cc of the
(변경예 1)(Change example 1)
도 3a는, 도 1에 나타내는 저항소자(5)의 변경예를 나타내는 도면이다. 이 도 3a에서는, 저항소자 5 대신에, 이 저항소자 5와 동일한 정도의 전류구동력을 갖는 정전류원 5a가, 하이측 전원노드 3과 출력노드 2의 사이에 접속된다.FIG. 3A is a diagram showing a modification of the
도 3b는, 저항소자 7의 변경예를 나타내는 도면이다. 이 도 3b에 나타내는 구성에 있어서는, 저항소자 7 대신에, 이 저항소자 7과 동일한 정도의 전류구동력을 갖는 정전류원 7a가, 게이트노드 9와 로우측 전원노드 4의 사이에 접속된다.3B is a diagram illustrating a modification of the
즉, 이들 도 3a 및 3b에 나타내는 구성에 있어서는, 도 1에 나타내는 레벨변환회로에서 저항소자 5 및 7을, 정전류원 5a 및 7a로 각각 치환한다. 이 경우, 출력신호 /OUT의 상승속도를, 정전류원 5a의 구동전류에 의해 정확히 설정할 수 있다. 출력신호 /OUT의 로우레벨은, 정전류원 5a의 공급하는 전류와 MOS 트랜지스터 6의 온저항에 따라 결정된다. 또한, 게이트노드 9의 방전속도를, 이 정전류원 7a에 의해 정확히 설정할 수 있어, 정전류원 7a의 구동전류량을 충분히 작게 함으로써, 게이트노드 9의 전위저하량 ΔVH를 충분히 작게 할 수 있다.That is, in the structure shown in these FIGS. 3A and 3B, the
(변경예 2)(Change example 2)
도 4a는, 도 1에 나타내는 저항소자(5)의 또 다른 변경예를 나타내는 도면이다. 도 4a에서, 저항소자 5 대신에, 그 드레인과 게이트가 모두 하이측 전원노드(3)에 결합되어, 저항모드로 동작하는 N채널 MOS 트랜지스터 5b가 사용된다.FIG. 4A is a diagram showing still another modification of the
도 4b는, 도 1에 나타내는 저항소자 7의 또 다른 변경예를 나타내는 도면이다. 이 도 4b에서는, 저항소자 7 대신에, 게이트 및 드레인이 게이트노드 9에 접속되고, 저항모드로 동작하는 N채널 MOS 트랜지스터 7b가 사용된다.FIG. 4B is a diagram showing still another modification of the
이들 MOS 트랜지스터 5b 및 7b는, 포화영역에서 동작하고, 그 온저항에 의해, 저항소자로서 기능한다. 이들 MOS 트랜지스터 5b 및 7b의 전류구동력을, 각각 저항소자 5 및 7의 구동전류와 동일한 정도로 설정함으로써, 점유면적의 구동전류가 제한된 전류구동소자를 실현하는 것을 할 수 있다.These
또한, MOS 트랜지스터 6과 이들 MOS 트랜지스터 5b 및 7b를 동일 제조프로세스로 제작할 수 있어, 제조공정수를 감소할 수 있다.In addition, the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 1에 따르면, 출력신호를 로우레벨로 구동하는 N채널 MOS 드라이브 트랜지스터의 게이트전위를, 입력신호에 따라 용량결합에 의해 변화시키고 있고, 입력신호의 로우레벨전압을, 그것보다도 낮은 전압레벨로 변환할 수 있다.As described above, according to the first embodiment of the present invention, the gate potential of the N-channel MOS drive transistor for driving the output signal at low level is changed by capacitive coupling according to the input signal, and the low level voltage of the input signal is changed. Can be converted to a voltage level lower than that.
(실시예 2)(Example 2)
도 5는, 본 발명의 실시예 2에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다. 도 5에서, 레벨변환회로는, 하이측 전원노드 13과 출력노드 12의 사이에 접속되는 P채널 MOS 트랜지스터 16과, 출력노드 12와 로우측 전원노드 14의 사이에 접속되는 전류구동소자 15와, 하이측 전원노드 13과 MOS 트랜지스터 16의 게이트노드 19의 사이에 접속되는 전류구동소자 17과, 입력신호 IN을 수신하는 입력노드 11과 게이트노드 19의 사이에 접속되는 용량소자 18을 포함한다.Fig. 5 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the second embodiment of the present invention. In Fig. 5, the level converting circuit includes a P-
입력신호 IN은, 실시예 1과 마찬가지로 전압 VDD와 기준전압 GND의 사이에서 변화된다. 하이측 전원노드 13으로는, 전압 VHG가 공급되고, 로우측 전원노드 14에서는, 전압 VLW가 공급된다. 이 하이측 전원전압 VHG은, 입력신호 IN의 하이레벨전압 VDD보다도 높은 전압레벨이다. 로우측 전원전압 VLW는, 기준전압 GND이어도 되고, 또한, 그것보다 낮은 전압이어도 된다. 또한, 이 로우측 전원전압 VLW는, 기준 전압 GND보다도 높은 전압이어도 된다.The input signal IN is changed between the voltage VDD and the reference voltage GND as in the first embodiment. The voltage VHG is supplied to the high side
전류구동소자 15 및 17은, 각각, 저항소자, 정전류원 또는 저항모드로 동작하는 P채널 MOS 트랜지스터로 구성된다.The
도 6은 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다. 이하, 도 6을 참조하여, 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 동작에 대하여 설명한다.FIG. 6 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 6, the operation | movement of the level conversion circuit shown in FIG. 5 is demonstrated.
지금, 시간 t10에서, 입력신호 IN이 전압 VDD 레벨에 있고, 게이트노드 19는, 전압 VHG 레벨에 있어, 출력노드 12로부터의 출력신호 /OUT가 전압 VLW 레벨에 있는 상태를 생각한다.Now, at time t10, the state where the input signal IN is at the voltage VDD level, the
시간 t11에서, 입력신호 IN이 전압 VDD로부터 기준전압 GND로 저하하면, 이 입력신호 IN의 전위변화가, 용량소자 18을 통해 게이트노드 19로 전달되고, 노드 19의 전압레벨이, 전압 VHG로부터 전압 VHG-VDD의 레벨로 저하한다. 게이트노드 19에서의 기생용량은 무시하고 있다. 전압 VDD가, MOS 트랜지스터 16의 임계치전압의 절대값보다도 충분히 큰 전압레벨이면, MOS 트랜지스터 16의 게이트-소스 사이 전압이, 그 임계치전압보다도 낮아지고, MOS 트랜지스터 16이 도통하여, 출력노드 12로 전류를 공급하고, 출력신호 /OUT의 전압레벨이 상승한다.At time t11, when the input signal IN drops from the voltage VDD to the reference voltage GND, the potential change of the input signal IN is transmitted to the
이 출력신호 /OUT의 하이레벨은, 전압 VHG보다도, 출력오프셋전압 ΔV2 낮은 전압레벨이다. 이 출력오프셋전압 ΔV2는, MOS 트랜지스터 16의 온저항과 전류구동소자 15의 구동하는 전류량 또는 저항값에 의해 결정된다. 게이트노드 19는, 입력신호 IN의 저하에 따라 그 전압레벨이 VDD 저하한 후, 전류구동소자 17에 의해 하이측 전원노드 13으로부터 전류가 공급되어, 그 전압레벨이 상승한다. 이 게이트노 드 19의 전압레벨상승에 따라, MOS 트랜지스터 16의 온저항이 증대하고, 출력신호 /OUT의 전압레벨이 저하한다. 이들 게이트노드 19의 전위변화 및 출력신호 /OUT의 전위변화는, 입력신호 IN의 L 레벨기간 거의 무시할 수 있는 정도로, 전류구동소자 15 및 17의 구동전류량 또는 저항값 및 MOS 트랜지스터의 온저항을 설정한다. 이들 조건은, 실시예 1의 경우와 동일하다.The high level of this output signal / OUT is a voltage level lower than the output voltage VHG and the output offset voltage (DELTA) V2. The output offset voltage [Delta] V2 is determined by the on-resistance of the
시간 t12에서 입력신호 IN이, 기준전압 GND로부터 전압 VDD 레벨로 상승한다. 이 입력신호 IN의 전압상승에 따라 게이트노드 19의 전위가 상승하고, 전압 VHG-VDD+ΔV1로부터 전압 VDD만큼 상승한다. 이 게이트노드 19의 전위상승에 따라 MOS 트랜지스터 16이 비도통상태가 되고, 출력노드 12가 전류구동소자 15에 의해 방전되며, 그 전압레벨이, 로우측 전원전압 VLW 레벨에까지 저하한다. 여기서, 시간 t12의 하강 이전에는, 전류구동소자 17로부터의 전류에 의한 게이트노드 19의 전위상승에 따라 MOS 트랜지스터 16의 온저항이 증대하고, 출력신호 /OUT는, 전압 VHG-ΔV3의 전압레벨에까지 저하되어 있다.At time t12, the input signal IN rises from the reference voltage GND to the voltage VDD level. As the voltage of the input signal IN increases, the potential of the
이 도 5에 나타내는 레벨변환회로를 이용하는 경우, 입력신호 IN의 하이레벨전압 VDD를, 그것보다 높은 전압 VHG에 대응하는 전압레벨에까지 상승시킬 수 있어, 전압 VHG-ΔV3(>VDD)의 하이레벨전압을 갖는 출력신호 /OUT를 생성할 수 있다. 특히, 이 레벨변환회로의 출력노드 12의 다음단 회로의 입력논리 임계치를 넘어, 이 출력신호 /OUT가 충분히 하이측 및 로우측으로 변화되면, 이 도 5에 나타내는 레벨변환회로를, 하이레벨전압의 레벨변환회로로서 이용할 수 있다.In the case of using the level converting circuit shown in Fig. 5, the high level voltage VDD of the input signal IN can be raised to a voltage level corresponding to the voltage VHG higher than that, so that the high level voltage of the voltage VHG-ΔV3 (> VDD) is obtained. It can generate the output signal / OUT with In particular, if the output signal / OUT is sufficiently changed to the high side and the low side beyond the input logic threshold of the circuit next to the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 2에 따르면, 출력신호를 하이레벨로 구동하 는 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트전위를, 입력신호에 따라 용량결합에 의해 변화시키고 있고, 입력신호의 하이레벨전압보다도 높은 하이레벨전압을 갖는 신호를, MOS 트랜지스터로서 P채널 MOS 트랜지스터만을 사용하여 생성할 수 있다.As described above, according to the second embodiment of the present invention, the gate potential of the P-channel MOS transistor which drives the output signal to the high level is changed by capacitive coupling according to the input signal, and is higher than the high level voltage of the input signal. A signal having a high high level voltage can be generated using only the P-channel MOS transistor as the MOS transistor.
(실시예 3)(Example 3)
도 7은, 본 발명의 실시예 3에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 7에 나타내는 레벨변환회로는, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 저항소자 5 대신에 부트스트랩형 부하회로(20)가 사용된다. 이 부트스트랩형 부하회로(20)는, 하이측 전원노드 3과 출력노드 2의 사이에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 21과, 게이트 및 드레인이 하이측 전원노드에 접속되고 또한 소스가 MOS 트랜지스터 21의 게이트노드 24에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 22와, 출력노드 2와 노드 24의 사이에 접속되는 용량소자 23을 포함한다.Fig. 7 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. In the level conversion circuit shown in FIG. 7, a bootstrap
MOS 트랜지스터 22는, 도통시, 노드 24를, 전압 VH-Vthn의 전압레벨로 충전한다. 여기서, Vthn은, MOS 트랜지스터 22의 임계치전압을 나타낸다. 이 도 7에 나타내는 레벨변환회로의 다른 구성은, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.The
또한, 이 도 7에 나타내는 레벨변환회로의 입력신호 IN과 출력신호 /OUT의 타이밍 관계는, 도 2에 나타내는 것과 동일하다.In addition, the timing relationship between the input signal IN and the output signal / OUT of the level conversion circuit shown in FIG. 7 is the same as that shown in FIG.
이 도 7에 나타내는 레벨변환회로에서, 입력신호 IN이 전압 VDD 레벨의 하이레벨일 때에는, 게이트노드 9는, 전압 VDD-VL의 레벨이고, MOS 트랜지스터 6이 도통하여, 출력노드 2로부터의 출력신호 /OUT는 전압 -VL 레벨에 대응하는 전압레벨 의 로우레벨이 된다.In the level converting circuit shown in Fig. 7, when the input signal IN is at the high level of the voltage VDD level, the
이때, 부트스트랩형 부하회로(20)에서, MOS 트랜지스터 21은, 그 소스노드가 출력노드 2가 된다. 출력노드 2의 전위저하에 따라 용량소자 23에 의해 노드 24의 전위가 저하해도, MOS 트랜지스터 22가 온상태이고, MOS 트랜지스터 22에 의해 MOS 트랜지스터 21의 게이트전위를 전압 VH-Vthn으로 설정한다. 통상, 전압 VH-Vthn-(-VL)는, MOS 트랜지스터 21의 임계치전압보다도 높기 때문에, MOS 트랜지스터 21은 온상태가 되고, 출력신호 /OUT의 전압레벨은, MOS 트랜지스터 21 및 6의 전류구동력(온저항)에 의해 결정되는 전압레벨이 된다. MOS 트랜지스터 21의 전류구동력(온저항)을, MOS 트랜지스터 6의 전류구동력(또는 온저항)보다도 충분히 작게 함으로써, 출력신호 /OUT는, 충분히 전압 -VL에 가까운 전압레벨로 설정할 수 있다.At this time, in the
입력신호 IN이, 전압 VDD 레벨로부터 기준전압 GND 레벨로 저하하면, 게이트노드 9의 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 6이 비도통상태가 된다. 따라서, 이 경우에는, 출력노드 2는, MOS 트랜지스터 21에 의해 충전되고, 그 전압레벨이 상승한다. 출력노드 2의 전압레벨이 상승한 경우, 이 전압상승이, 용량소자 23을 통해 노드 24로 전달된다. 노드 24의 전압레벨이, 전압 VH-Vthn보다도 높아지면, MOS 트랜지스터 22가 비도통상태가 되고, 노드 24는 플로팅상태가 된다. 따라서, 이 출력노드 2로부터의 출력신호 /OUT의 상승에 따라, 노드 24의 전압레벨이 전압 VH-Vthn으로부터 더욱 상승하고, 전압 VH+Vthn보다도 높아지면, MOS 트랜지스터 21은, 이 출력노드 2로, 전압 VH를 공급하고, 출력신호 /OUT의 전압레벨이, 전압 VH 레벨이 된다.When the input signal IN drops from the voltage VDD level to the reference voltage GND level, the voltage level of the
용량소자 23의 부트스트랩 작용에 의해, 고속으로, MOS 트랜지스터 21을 깊은(deep) 온상태로 할 수 있어, 저항소자 등을 이용하는 구성에 비해, 고속으로, 출력신호 /OUT를 상승할 수 있다.By the bootstrap action of the
또한, 이 출력신호 /OUT의 하이레벨로부터 로우레벨로의 저하시에 있어서, 부트스트랩형 부하회로(20)에서 MOS 트랜지스터 22가 최초는 비도통상태이기 때문에, 용량소자 23의 용량결합에 의해, 노드 24의 전압레벨이 저하하고, 고속으로, 이 노드 24의 전압레벨이 전압 VH-Vthn 레벨에까지 저하되며, MOS 트랜지스터 21은, 그 전류구동력이 충분히 작아져(또는 온저항이 충분히 작아져), 고속으로, 출력노드 2를 MOS 트랜지스터 6에 의해 방전할 수 있다.In addition, when the output signal / OUT falls from the high level to the low level, the
따라서, 이 도 7에 나타내는 부트스트랩형 부하회로(20)를 이용함으로써, 고속으로 출력신호 /OUT를 변화시킬 수 있는 레벨변환회로를 실현할 수 있다.Therefore, by using the bootstrap
특히, 이 도 7에 나타내는 레벨변환회로에서는, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 구성에 비해, 출력신호 /OUT의 상승속도를 빠르게 할 수 있다.In particular, in the level converting circuit shown in FIG. 7, the rising speed of the output signal / OUT can be made faster than the configuration of the level converting circuit shown in FIG.
(변경예)(Change example)
도 8은, 본 발명의 실시예 3에 따른 레벨변환회로의 변경예의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 8에 나타내는 레벨변환회로는, 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 전류구동소자 15를, 부트스트랩형 부하회로 30으로 치환한 것과 등가이다. 이 도 8에 나타내는 레벨변환회로의 다른 구성은, 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.Fig. 8 is a diagram showing the configuration of a modification of the level conversion circuit according to the third embodiment of the present invention. The level converting circuit shown in FIG. 8 is equivalent to replacing the
부트스트랩형 부하회로 30은, 출력노드 12와 로우측 전원노드 14의 사이에 결합되고 또한 게이트가 노드 34에 접속되는 P채널 MOS 트랜지스터 31과, 게이트 및 드레인이 로우측 전원노드 14에 접속되고 또한 소스가 노드 34에 접속되는 P채널 MOS 트랜지스터 32와, 출력노드 12와 노드 34의 사이에 접속되는 용량소자 33을 포함한다.The
MOS 트랜지스터 32는, 도통시, 노드 34를, 전압 VLW+Vthp의 레벨로 유지한다. 여기서, Vthp는, MOS 트랜지스터 32의 임계치전압의 절대값을 나타낸다.The
도 9는, 도 8에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다. 이 도 8에 나타내는 레벨변환회로의 동작은, 도 6의 신호파형으로 나타내는 것과 동일하다. 입력신호 IN이, 전압 VDD 레벨의 하이레벨로부터 전압 GND 레벨의 로우레벨로 저하하면, 노드 19의 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 16이 도통하여, 출력노드 12로부터의 출력신호 /OUT가, 하이레벨이 된다. 이 출력신호 /OUT의 상승시에 있어서는, 용량소자 33의 용량결합에 의해 노드 34의 전위가 상승해도, MOS 트랜지스터 32가 온상태가 되고, 노드 3, 4의 전위가 전압 VLW+Vthp의 전압레벨로 유지된다. 출력노드 12의 전위상승에 따라, MOS 트랜지스터 31은, 그 소스가 출력노드 12이다. 통상, 전압 VH-(Vthp+VLW)는 임계치전압의 절대값 Vthp보다도 크기 때문에, MOS 트랜지스터 31은 온상태를 유지한다. 출력신호 /OUT는, MOS 트랜지스터 16 및 31의 전류구동력(또는 온저항)에 의해 결정되는 전압레벨이 된다. MOS 트랜지스터 31의 전류구동력을 MOS 트랜지스터 16의 전류구동력보다도 충분히 작게 함으로써, 출력신호 /OUT를 전압 VH의 레벨로 상승시킬 수 있다.FIG. 9 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG. The operation of the level conversion circuit shown in FIG. 8 is the same as that shown by the signal waveform in FIG. When the input signal IN decreases from the high level of the voltage VDD level to the low level of the voltage GND level, the voltage level of the
입력신호 IN이 기준전압 GND로부터 전압 VDD로 상승하면, 게이트노드 19의 전압레벨이 상승하고, MOS 트랜지스터 16이 비도통상태로 이행한다. 이때, 출력노드 12는, MOS 트랜지스터 31에 의해 방전되고, 그 전압레벨이 저하한다. 이 출력노드 12의 전압레벨저하가, 용량소자 33에 의해 노드 34에 전달된다. 이 노드 34의 전압레벨이, 전압 VLW+Vthp보다도 저하하면, MOS 트랜지스터 32가 비도통상태가 된다. 따라서, 노드 34가 플로팅상태가 되어, 용량소자 33의 용량결합에 의해, 노드 34의 전압레벨이, 출력노드 12의 전위저하에 따라 더욱 저하하고, MOS 트랜지스터 31이 깊은 온상태가 된다. 따라서, MOS 트랜지스터 31이 큰 전류구동력으로 출력노드 12를 방전하고, 노드 34의 전위가 전압 VLW-Vthp 이하로 저하하면, 출력신호 /OUT를, 로우레벨전압 VLW(-VL)레벨에까지 저하시킨다.When the input signal IN rises from the reference voltage GND to the voltage VDD, the voltage level of the
이 노드 34의 전압변화량은, 용량소자 33의 용량값과 노드 34의 기생용량과의 용량분할에 의해 설정된다. 따라서, 용량소자 33의 용량값을 충분히 크게 설정함으로써, 노드 34의 전압레벨을 출력신호 /OUT에 따라 충분히 변화시켜, MOS 트랜지스터 31을 깊은 온상태와 얕은(shallow) 온상태와의 사이에서 전환할 수 있어, 출력노드 12로부터의 출력신호 /OUT를 변화시킬 수 있다.The voltage change amount of the
즉, 이 도 8에 나타내는 레벨변환회로는, 하이레벨전압의 레벨변환기능을 갖고, 또한 출력신호 /OUT의 하강을, 도 5에 나타내는 전류구동소자를 사용하는 경우에 비해, 보다 고속으로 행할 수 있다.That is, the level converting circuit shown in FIG. 8 has a high level voltage level converting function, and the output signal / OUT can be lowered more rapidly than in the case of using the current drive element shown in FIG. have.
이상과 같이, 본 발명의 실시예 3에 따르면, 출력노드의 부하소자로서, 부트스트랩형 부하회로를 이용하고 있어, 레벨변환된 신호를 고속으로 출력할 수 있다.As described above, according to the third embodiment of the present invention, a bootstrap type load circuit is used as a load element of the output node, so that the level-converted signal can be output at high speed.
(실시예 4)(Example 4)
도 10은, 본 발명의 실시예 4에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 10에 나타내는 레벨변환회로의 구성에 있어서는, 출력노드(2)에 생성되는 신호에 따라, 최종출력노드 50으로 레벨변환 후의 신호 /OUT를 생성하는 출력보조회로 40이 또 설치된다. 입력노드(1)에 공급되는 입력신호 IN에 따라 출력노드(2)로 신호를 생성하는 회로의 부분은, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.Fig. 10 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In the configuration of the level conversion circuit shown in FIG. 10, an output
이 출력보조회로 40은, 하이측 전원노드(3)와 최종출력노드 50의 사이에 접속되고 또한 그 게이트가 노드 45에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 41과, 게이트 및 드레인이 하이측 전원노드 3에 접속되고 또한 소스가 노드 45에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 42와, 하이측 전원노드 3과 출력노드 2의 사이에 접속되고 또한 그 게이트가 노드 45에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 43과, 출력노드 2와 노드 45의 사이에 접속되는 용량소자 44와, 최종출력노드 50과 로우측 전원노드 4의 사이에 접속되고 또한 그 게이트가 게이트노드 9에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 46을 포함한다.The output
도 10에 나타내는 레벨변환회로의 입력신호 IN을 수신하여 출력노드 2를 방전하는 입력초단의 구성은, 도 1에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.The configuration of the input stage for receiving the input signal IN of the level converting circuit shown in FIG. 10 and discharging
도 11은, 도 10에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이 다. 이하, 도 11을 참조하여, 도 10에 나타내는 레벨변환회로의 동작에 대하여 설명한다.FIG. 11 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 11, the operation | movement of the level conversion circuit shown in FIG. 10 is demonstrated.
입력노드 1에 공급되는 입력신호 IN은, 전압 VDD와 기준전압 GND의 사이에서 변화된다. 이 입력신호 IN에 따라, 게이트노드 9는, 그 전압레벨이, 전압 -VL과 전압 VDD-VL의 사이에서 변화된다. 여기서, 저항소자 7에서의 방전에 의한 전압변화 ΔV는, 충분히 작은 것으로 한다. 또한, 게이트노드 9의 기생용량은 용량소자 8의 용량값에 비해 충분히 작고, 무시할 수 있는 정도로 한다.The input signal IN supplied to the
출력노드(2)가, 전압 -VL 레벨의 로우레벨일 때에는, 노드 45는, MOS 트랜지스터 42에 의해, 전압 VH-Vthn의 레벨로 유지된다.When the
입력신호 IN이, 기준전압 GND에서 전압 VDD로 상승하면, 게이트노드 9의 전압레벨이 상승하여, MOS 트랜지스터 6의 온저항이 작아지고, 출력노드 2의 전압레벨이 저하한다. 이 상태에서는, 노드 45의 전압레벨은, MOS 트랜지스터 42에 의해, 전압 VH-Vthn의 레벨로 유지된다. 따라서, MOS 트랜지스터 41은 온상태를 유지하고, 출력노드 2의 전압레벨은, MOS 트랜지스터 43 및 6의 전류구동력(또는 온저항)에 의해 결정되는 전압레벨로 유지된다.When the input signal IN rises from the reference voltage GND to the voltage VDD, the voltage level of the
이때 또한, MOS 트랜지스터 46이 도통하여, 최종출력노드 50으로부터의 출력신호 /OUT의 전압레벨이 저하한다. 이 출력신호 /OUT의 로우레벨의 전압은, MOS 트랜지스터 41도 온상태로 있기 때문에, MOS 트랜지스터 41 및 46의 전류구동력(또는 온저항)에 의해 결정된다. MOS 트랜지스터 41의 전류구동력을 MOS 트랜지스터 46의 전류구동력보다도 충분히 작게 하거나, 또는, 이 MOS 트랜지스터 41의 온저항을 MOS 트랜지스터 46의 온저항보다도 충분히 높게 함으로써, 출력신호 /OUT의 로우레벨전압을, 거의 전압 -VL 레벨로 설정할 수 있다.At this time, the
입력신호 IN이, 전압 VDD로부터 기준전압 GND로 저하하면, 게이트노드 9의 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 6은, 그 게이트 및 소스노드 사이의 전압이, 그 임계치전압 이하가 되어, 비도통상태가 된다. 따라서, 출력노드 2가 MOS 트랜지스터 43에 의해 충전되어 그 전압레벨이 상승한다. 이 출력노드 2의 전압상승이 용량소자 44에 의해, 노드 45에 전달되고, MOS 트랜지스터 42가 비도통상태가 되어, 노드 45의 전압레벨이 더욱 그 프리차지 전압레벨로부터 상승한다. 따라서 MOS 트랜지스터 43의 온저항이 작아져(전류구동력이 커져), 출력노드(2)의 전압레벨이 고속으로 상승하고, 다시 이 출력노드(2)의 전압상승이 노드 45로 피드백된다. 이에 따라, 출력노드 2가, MOS 트랜지스터 43에 의해, 전압 VH 레벨에까지 충전된다. 이 노드 45의 전압레벨은, 프리차지전압 VH-Vthn으로부터, VH+VL-ΔV만큼 상승한다. 이 노드 45의 전압상승에 의해, MOS 트랜지스터 41도 동일한 깊은 온상태가 되고, 고속으로, 출력노드 50을 충전하여, 출력신호 /OUT를, 전압 VH 레벨에까지 상승시킨다. 이때에는, MOS 트랜지스터 46은, MOS 트랜지스터 6과 마찬가지로 게이트 및 소스 사이 전압이, 임계치전압 이하이고, 비도통상태이다.When the input signal IN decreases from the voltage VDD to the reference voltage GND, the voltage level of the
여기서, 도통상태 및 비도통상태는, 전류를 차단하는 상태/전류를 구동하는 상태를 나타낸다.Here, the conduction state and the non-conduction state represent a state of interrupting current / driving current.
이 도 10에 나타내는 레벨변환회로를 사용해도, 전압 VDD 및 기준전압 GND의 사이에서 변화되는 신호를, 전압 VH와 전압 -VL(+ΔV)의 사이에서 변화되는 신호로 변환할 수 있다. 특히, 출력노드 50을, MOS 트랜지스터 41을 사용하여 충전하기 때문에, 출력노드 50에 용량성 부하가 접속되는 경우에 있어서도, 그 용량성 부하의 영향을 받지 않고, 노드 45의 전압레벨을, 고속으로, 전압 VH+VL-ΔV 상승시킬 수 있어, 도 7에 나타내는 회로보다도 고속으로, 출력신호 /OUT를 로우레벨전압으로부터 하이레벨전압으로 상승시킬 수 있다. 또한, 출력신호 /OUT의 하강시에 있어서도, 노드 45의 전위를 용량성 부하의 영향을 받지 않고, 고전압레벨로부터 프리차지전압 VH-Vthn의 레벨로 복귀시켜 MOS 트랜지스터 41의 전류구동력을 작게 할 수 있고, 고속으로 출력신호 /OUT는 하이레벨로부터 로우레벨로 하강시킬 수 있다.Even if the level conversion circuit shown in Fig. 10 is used, a signal that is changed between the voltage VDD and the reference voltage GND can be converted into a signal that is changed between the voltage VH and the voltage -VL (+ ΔV). In particular, since the
(변경예)(Change example)
도 12는, 본 발명의 실시예 4의 레벨변환회로의 변경예를 나타내는 도면이다. 이 도 12에 나타내는 레벨변환회로는, 도 8에 나타내는 레벨변환회로에서, 게이트노드 19의 전압과 노드 34의 전압에 따라 최종출력노드 62를 구동하는 푸시풀단 60이 설치된다. 이 도 12에 나타내는 레벨변환회로의 다른 구성은, 도 8에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.Fig. 12 is a diagram showing a modification of the level conversion circuit according to the fourth embodiment of the present invention. In the level conversion circuit shown in FIG. 12, in the level conversion circuit shown in FIG. 8, the push pull
푸시풀단 60은, 하이측 전원노드 13과 최종출력노드 62의 사이에 접속되고, 또한 그 게이트가 노드 19에 접속되는 P채널 MOS 트랜지스터 65와, 최종출력노드62와 로우측 전원노드 14의 사이에 접속되고 또한 그 게이트가 노드 34에 접속되는 P채널 MOS 트랜지스터 66을 포함한다.The push-
이 도 12에 나타내는 레벨변환회로의 구성인 경우, 부트스트랩형 부하회로 30의 용량소자 33이, 최종출력노드 62로부터 분리되어 있다. 따라서, 이 용량소자 33의 부트스트랩 효과를 최종출력노드 62의 용량성 부하의 영향을 받지 않고 충분히 크게 할 수 있어, 고속으로 출력신호 /OUT를 생성할 수 있다. 이 도 12에 나타내는 레벨변환회로의 동작파형은, 도 9에 나타내는 동작파형과 동일하다. 출력신호 /OUT를 전압 VHG로부터 전압 VLW(=-VL)로 고속으로 하강할 수 있다(기생용량 등의 요인을 무시함).In the configuration of the level conversion circuit shown in FIG. 12, the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 4에 따르면, 부트스트랩형 부하회로를 최종출력노드로부터 절연하고, 최종출력노드를 푸시풀단으로 구동하고 있어, 고속으로 출력신호를 변화시킬 수 있다.As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the bootstrap type load circuit is insulated from the final output node, and the final output node is driven by the push-pull stage, so that the output signal can be changed at high speed.
(실시예 5)(Example 5)
도 13은, 본 발명의 실시예 5에 따른 레벨변환회로의 구성을 나타내는 도면이다. 도 13에서, 레벨변환회로는, 입력노드(1)에 공급되는 입력신호 IN을 전압 VH 및 -VL의 사이에서 변화되는 신호로 변환하여 노드 A에 출력하는 입력단(100)과, 입력단(100)으로부터의 상보신호에 따라 노드 B를 구동하는 푸시풀단(110)과, 푸시풀단(110)의 출력신호에 따라 노드 C를 구동하는 부트스트랩형 구동단(120)과, 입력단(100)의 출력신호와 푸시풀단(110)의 출력신호와 부트스트랩형 구동단(120)의 출력신호와 최종출력신호 OUT에 따라 출력노드 150을 구동하는 최종구동단 130을 포함한다.Fig. 13 is a diagram showing the configuration of the level conversion circuit according to the fifth embodiment of the present invention. In Fig. 13, the level converting circuit includes an
입력단 100은, 도 7에 나타내는 레벨변환회로와 동일한 구성을 구비하고, 입력신호 IN을 게이트노드 9에 전달하는 용량소자 8과, 게이트노드 9와 로우측 전원 선 104의 사이에 접속되는 저항소자 7과, 게이트노드 9의 전압레벨에 따라 선택적으로 도통하고, 도통시, 노드 A를 로우측 전원선 104 상의 전압 -VL 레벨에 대응하는 전압레벨로 구동하는 N채널 MOS 트랜지스터 6과, 하이측 전원선 102와 노드 A의 사이에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 Q1과, 도통시, MOS 트랜지스터 Q1의 게이트로 전압 VH-Vthn을 전달하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q2와, MOS 트랜지스터 Q1의 게이트와 노드 A의 사이에 접속되는 용량소자 CP1을 포함한다.The
이 입력단 100은, 그 동작은, 도 7에 나타내는 레벨변환회로의 동작과 동일하고, 전압 VDD 및 GND의 사이에서 변화되는 입력신호 IN을, 전압 VH 및 전압 -VL에 대응하는 전압의 사이에서 변화되는 신호로 변환하여 노드 A에 출력한다.The operation of the
이때, 이하의 설명에 있어서는, 내부노드의 기생용량, 저항소자 7에 의한 방전 및 MOS 트랜지스터의 전류구동력(또는 온저항)에 의한 출력신호 및 내부신호의 전압레벨에 대한 영향을 무시하고, 각 회로는 레시오회로와 같이 동작하여, 각 단의 출력신호는 전압 VH 및 -VL의 사이에서 변화한다고 한다. 또한, MOS 트랜지스터 6 및 Q1로부터 Q15는, 임계치전압 Vthn을 갖는다고 한다.At this time, in the following description, the circuits are ignored, ignoring the influence of the parasitic capacitance of the internal node, the discharge by the
푸시풀단 110은, 노드 A의 신호에 따라, 하이측 전원선 102로부터 노드 B에 전류를 공급하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q3과, 게이트노드 9의 신호에 따라 노드 B에서 로우측 전원선 104로 전류를 공급하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q4를 포함한다.The push-
이 푸시풀단(110)에서는, 입력신호 IN이 로우레벨로부터 하이레벨로 상승되면, MOS 트랜지스터 Q4가 도통하고, 노드 B의 전압레벨을 저하시킨다. 이때, 입력단 100의 출력노드 A의 전압레벨이 저하하고, 노드 A 및 B의 전압차가 Vthn 이하로 되면, MOS 트랜지스터 Q3이 비도통상태가 되고, 노드 B는, 로우측 전원전압 -VL까지 저하한다. 한편, 입력신호 IN의 전압레벨이 저하할 때에는, 게이트노드 9의 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 Q4가 비도통상태가 된다. 노드 A가, MOS 트랜지스터 Q1에 의해, 전압 VH 레벨에까지 상승하고, 따라서, 노드 B는, 이 MOS 트랜지스터 Q3에 의해, 전압 VH-Vthn 레벨에까지 충전된다.In this push-
이 푸시풀단 110에서는, MOS 트랜지스터 Q4의 게이트전위가 변화된 후에, MOS 트랜지스터 Q3의 게이트전위가 변화된다. 따라서, 노드 B의 충전시에 있어서는, MOS 트랜지스터 Q4가 비도통상태가 된 후에 MOS 트랜지스터 Q3이 도통하여, 관통전류가 거의 생기지 않는다. 한편, 이 노드 B를 방전할 때에는, MOS 트랜지스터 Q4가 도통상태가 된 후에 MOS 트랜지스터 Q3이 비도통상태로 이행한다. 이 MOS 트랜지스터 Q3의 게이트전위는, 오프셋전압을 고려하면, -VL+ΔV 이다. 따라서, 이 전압 ΔV(입력단 100에서의 출력오프셋전압)가 MOS 트랜지스터 Q3의 임계치전압 Vthn보다도 충분히 작은 경우에는, MOS 트랜지스터 Q3을 확실히 오프상태로 설정할 수 있다. 따라서, 이 푸시풀단(110)에서는, 노드 B의 방전시에, 관통전류가 흐를 뿐이며, 스위칭 기간이 매우 짧은 기간에 전류(직류전류)가 소비될 뿐이다.In this push-
부트스트랩형 구동단(120)은, 푸시풀단(110)의 출력노드 B 상의 신호에 따라 노드 C를 로우측 전원전압 -VL 레벨로 구동하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q7과, 하이측 전원선 102와 노드 C의 사이에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 Q5와, MOS 트랜지스터 Q5의 게이트와 노드 C의 사이에 접속되는 용량소자 CP2와, 도통시, MOS 트랜지스터 Q5의 게이트를 전압 VH-Vthn으로 충전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q6을 포 함한다.The bootstrap
이 부트스트랩형 구동단(120)은, 그 동작은, 실질적으로, 입력단 100의 동작과 동일하다. 푸시풀단(110)의 출력노드 B의 전압레벨이 상승하면, MOS 트랜지스터 Q7이 도통하고, 노드 C가 로우측 전원전압 -VL 레벨(MOS 트랜지스터 Q5 및 Q7의 온저항 또는 전류구동력으로 결정되는 전압레벨)로 구동된다. 푸시풀단(110)의 출력노드 B의 전압레벨이 저하하면, MOS 트랜지스터 Q7이 비도통상태가 된다. 이 경우, 노드 C가, MOS 트랜지스터 Q5에 의해 충전되고, 따라서 용량소자 CP2의 부트스트랩 작용에 의해, 그 게이트전위가 더욱 상승하고, 노드 C를 전압 VH 레벨까지 구동한다. 따라서, 노드 C는, 전압 VH와 전압-VL의 사이에서 변화된다.The operation of the bootstrap
레시오리스 부트스트랩형 출력구동단(130)은, 입력단 100의 출력노드 A의 신호에 따라 노드 D를 하이측 전원선 102로부터의 전류에 의해 충전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q8과, 최종출력노드 150 상의 출력신호 OUT에 따라 노드 D로부터 전류를 로우측 전원선 104에 방전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q12와, 노드 D의 전압레벨이 하이레벨시 도통하고, 도통시, 노드 G를 로우측 전원선 104의 전압레벨로 방전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q13과, 노드 E와 노드 F의 사이에 접속되는 용량소자 CP3과, 푸시풀단 110의 출력노드 B 상의 신호에 따라 노드 F를 방전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q14와, 부트스트랩형 구동단 120의 출력노드 C로부터의 신호에 따라 노드 F를 하이측 전원선 102로부터 충전하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q10과, 하이측 전원선 102와 노드 E의 사이에 접속되고 또한 그 게이트가 노드 F에 접속되는 N채널 MOS 트랜지스터 Q9와, 노드 F의 신호전압에 따라 하이측 전원선 102로부터 출력노 드 150으로 전류를 공급하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q11과, 푸시풀단 110의 출력노드 B에서의 신호에 따라, 선택적으로 도통하고, 도통시, 최종출력노드 150을 전압 -VL 레벨로 구동하는 N채널 MOS 트랜지스터 Q15를 포함한다.The receiver-type bootstrap
레시오리스 부트스트랩형 최종출력 구동단 130에서는, 이하에 상세히 그 동작을 설명하는 바와 같이, 신호의 변화의 지연을 이용하여, 하이측 전원선 102로부터 로우측 전원선 104로 전류가 흐르는 경로를 차단하고, 소비전류를 감소한다. 또한, 이 레시오리스형 부트스트랩형 출력구동단 130에 의해, 정확히, 전압 VH 및 -VL의 사이에서 변화되는 출력신호 OUT가 생성된다.In the legacy output bootstrap type final
도 14는, 도 13에 나타내는 레벨변환회로의 동작을 나타내는 신호파형도이다. 이하, 도 14를 참조하여, 도 13에 나타내는 레벨변환회로의 동작에 대하여 설명한다.FIG. 14 is a signal waveform diagram showing the operation of the level conversion circuit shown in FIG. The operation of the level converting circuit shown in FIG. 13 will be described below with reference to FIG. 14.
입력노드(1)에 공급되는 입력신호 IN이, 기준전압 GND로부터 하이레벨전압 VDD로 상승하면, 입력단 100에서, MOS 트랜지스터 6이 도통하고, 노드 A가, 하이측 전원전압 VH로부터 거의 로우측 전원전압 -VL에 가까운 전압레벨에까지 저하한다. 여기서, MOS 트랜지스터 Q1 및 6의 전류구동력 또는 온저항이 조정되고, 이 입력단 100의 출력오프셋전압은, 거의 무시할 수 있는 것으로 한다.When the input signal IN supplied to the
푸시풀단 110에서는, 이 입력단 100의 게이트노드 9의 전압레벨의 상승에 따라 MOS 트랜지스터 Q4가 도통하여 노드 B를 방전하고, 그 전압레벨을 저하시킨다. 이어서, 입력단 100의 출력노드 A의 전압레벨이 로우측 전원전압 -VL 레벨로 저하하면, MOS 트랜지스터 Q3이, 게이트-소스 사이 전압이 임계치전압 이하가 되고, 비 도통상태가 된다. 따라서, 노드 B는, MOS 트랜지스터 Q4에 의해, 로우측 전원전압 -VL 레벨까지 방전된다.In the push-
부트스트랩형 구동단(120)에서는, 노드 B의 전압레벨의 저하에 따라, MOS 트랜지스터 Q7이 비도통상태로 이행하고, 노드 C가 MOS 트랜지스터 Q5에 의해 충전되고, 용량소자 CP2의 부트스트랩 작용에 의해 노드 C가 하이측 전원전압 VH 레벨까지 충전된다. 이때, 노드 B는, 로우측 전원전압 -VL 레벨까지 방전되기 때문에, MOS 트랜지스터 Q7은 비도통상태로 유지된다.In the bootstrap
레시오리스 부트스트랩형 출력구동단 130에서는, 이하의 동작이 행해진다. 우선, 출력신호 OUT는, 로우측 전원전압 -VL 레벨의 로우레벨이고, MOS 트랜지스터 Q12는 비도통상태에 있다. 또한, 입력단 100의, 출력노드 A의 전압레벨은, 로우측 전원전압 -VL 레벨이고, MOS 트랜지스터 Q8도 비도통상태로 있다. 먼저의 사이클로, 노드 D가, 로우레벨의 입력신호 IN에 따라, 전압 VH-Vthn 레벨로 있다. 한편, 푸시풀단(110)의 출력노드 B의 신호에 따라, MOS 트랜지스터 Q14 및 Q15가, 우선 비도통상태로 설정된다. The following operation is performed in the recipe
이어서, 부트스트랩형 구동단(120)의 출력노드 C의 전압레벨이 상승하면, MOS 트랜지스터 Q10이 도통하고, 노드 F를 충전한다. 이 MOS 트랜지스터 Q10에 의한 노드 F의 충전동작시, MOS 트랜지스터 Q14는, 이미, 노드 B의 전위에 따라 비도통상태로 있고, MOS 트랜지스터 Q10 및 Q14의 경로를 통해 하이측 전원선 102로부터 로우측 전원선 104로 전류가 흐르는 것이 방지된다.Subsequently, when the voltage level of the output node C of the bootstrap
노드 F의 전압레벨이 상승하면, MOS 트랜지스터 Q11이 도통하고, 출력노드 150을 충전하여, 출력신호 OUT의 전압레벨을 상승시킨다. 이 출력노드 150의 충전동작시에 있어서도, MOS 트랜지스터 Q15가 푸시풀단(110)의 출력노드 B 상의 신호에 따라 비도통상태가 된 후에, MOS 트랜지스터 Q11이 도통하기 때문에, 하이측 전원선 102로부터로 우측 전원선 104로의 전류가 흐르는 경로는 존재하지 않는다. 이 노드 D가, 전압 VH-Vthn 레벨로 유지되어 있을 때는, 노드 E는 로우측 전원전압 -VL 레벨이고, 노드 F의 충전을 행하여, 그 전압레벨을 로우측 전원전압 -VL로부터 전압 VH-Vthn 레벨에까지 상승시킬 수 있다.When the voltage level of the node F rises, the MOS transistor Q11 is turned on to charge the
출력신호 OUT의 전압레벨이 상승하고, MOS 트랜지스터 Q12의 게이트-소스 사이 전압이, 그 임계치전압보다도 높아지면, 노드 D가 MOS 트랜지스터 Q12에 의해 방전되어, 그 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 Q13이 비도통상태로 이행한다.When the voltage level of the output signal OUT rises and the gate-source voltage of the MOS transistor Q12 becomes higher than the threshold voltage, the node D is discharged by the MOS transistor Q12, and the voltage level thereof decreases, so that the MOS transistor Q13 Transfer to a nonconducting state.
MOS 트랜지스터 Q13이 비도통상태로 되면, MOS 트랜지스터 Q9가 노드 F의 전압레벨에 따라 노드 E의 전압레벨을 상승시킨다. 이 노드 E의 전압상승시, 노드 F의 전압레벨이 상승하면, MOS 트랜지스터 Q10이 비도통상태가 되기 때문에, 노드 F는, 플로팅상태가 되고, 용량소자 CP3의 용량결합에 의해, 노드 E의 전압레벨상승에 따라, 노드 F의 전압레벨은, 전압 VH+ΔVB에까지 상승한다. 따라서, 노드 E는, MOS 트랜지스터 Q9에 의해 전압 VH 레벨에까지 충전된다. 노드 F의 전압레벨의 상승에 따라, 또한 MOS 트랜지스터 Q11의 게이트전위가 상승하기 때문에, 출력노드 150으로부터의 출력신호 OUT가 고속으로, 전압 VH 레벨에까지 구동된다.When the MOS transistor Q13 is turned off, the MOS transistor Q9 raises the voltage level of the node E in accordance with the voltage level of the node F. When the voltage level of the node E rises when the voltage of the node E rises, the MOS transistor Q10 becomes non-conductive, so that the node F is in a floating state, and the voltage of the node E is caused by the capacitive coupling of the capacitor CP3. As the level increases, the voltage level of the node F rises to the voltage VH + ΔVB. Therefore, the node E is charged to the voltage VH level by the MOS transistor Q9. As the voltage level of the node F increases, the gate potential of the MOS transistor Q11 increases, so that the output signal OUT from the
따라서, 출력신호 OUT의 전압레벨을 상승시킬 때, MOS 트랜지스터 Q9 및 Q13의 경로에 전류가 흐른다. 그렇지만, 이들 MOS 트랜지스터 Q9 및 Q13의 전류구동력 을 충분히 작게 함으로써, 소비전류를 감소할 수 있다. 또한, MOS 트랜지스터 Q9 및 Q13에서 직류전류(하이측 전원선 102로부터 로우측 전원선 104로 흐르는 전류)가 흐르는 기간은, 출력신호 OUT의 천이시간이며, 충분히 짧게 할 수 있다. MOS 트랜지스터 Q11의 전류구동력을 충분히 크게 함으로써, 출력노드 150의 부하가 큰 경우라도, 고속으로 출력신호 OUT를 전압 VH 레벨에까지 구동할 수 있다.Therefore, when raising the voltage level of the output signal OUT, current flows in the paths of the MOS transistors Q9 and Q13. However, by sufficiently reducing the current driving force of these MOS transistors Q9 and Q13, the current consumption can be reduced. The period in which the direct current (the current flowing from the high side
입력신호 IN이, 하이레벨전압 VDD로부터 로우레벨전압(기준전압) GND로 저하하는 경우, 입력단 100에서, 우선, 노드 9의 전압레벨은, 전압 -VL에 가까운 전압레벨이 된다. 노드 A의 전압레벨이 상승하고, 노드 A의 전압레벨은, 하이측 전원전압 VH가 된다.When the input signal IN falls from the high level voltage VDD to the low level voltage (reference voltage) GND, at the
이 노드 A의 전압레벨의 상승에 따라, 푸시풀단(110)에서, MOS 트랜지스터 Q3이 도통하고, 노드 B가 전압레벨 VH-Vthn의 전압레벨에까지 구동된다. 이때, 이미 노드 9의 전압레벨에 의해, MOS 트랜지스터 Q4는 비도통상태에 있기 때문에, 노드 B 충전시에 있어서, 하이측 전원선 102로부터 로우측 전원선 104로 전류가 흐르는 경로는 존재하지 않는다.As the voltage level of the node A rises, in the push-
푸시풀단(110)의 출력노드 B의 전압레벨이 상승하면, 부트스트랩형 구동단(120)에서, 노드 C가, MOS 트랜지스터 Q7에 의해 방전되고, 그 전압레벨이 저하한다.When the voltage level of the output node B of the push-
최종출력단(130)에서, 푸시풀단(110)의 출력노드 B의 전압레벨의 상승에 따라, MOS 트랜지스터 Q14 및 Q15가 도통하고, 노드 F를 전압 -VL 레벨에까지 저하시키고, 또한, 출력신호 OUT의 전압레벨을 저하시킨다. 따라서, MOS 트랜지스터 Q9 및 Q11이 비도통상태가 되어, 출력노드 150으로부터의 출력신호 OUT는, MOS 트랜지스터 Q15에 의해 로우측 전원전압 -VL 레벨에까지 구동된다.In the
입력단 100의 출력노드 A의 전압레벨상승에 따라 MOS 트랜지스터 Q8이 도통하고, 노드 D가 충전되어, 그 전압레벨이 전압 VH-Vth 레벨에까지 충전되고, 따라서 MOS 트랜지스터 Q13이 도통하여, 노드 E가 전압 -VL 레벨에까지 구동된다. 이 MOS 트랜지스터 Q13의 도통시, 이미 MOS 트랜지스터 Q9는, 노드 B의 전위변화에 응답하는 노드 F의 전위저하에 따라 비도통상태가 되어 있고, 노드 E의 전압레벨저하시, MOS 트랜지스터 Q9 및 Q13을 통해 흐르는 전류경로는 존재하지 않는다.As the voltage level of the output node A of the
출력신호 OUT의 전압레벨이 저하하면, MOS 트랜지스터 Q12가 비도통상태가 된다. 이 경우, MOS 트랜지스터 Q8 및 Q12의 경로에 있어서, 출력신호 OUT의 전압레벨이 저하하고, MOS 트랜지스터 Q12가 비도통상태가 될 때까지, MOS 트랜지스터 Q8 및 Q12를 통해 하이측 전원선 102로부터 우측 전원선 104로 전류가 흐른다. 그렇지만, 출력신호 OUT는 고속으로 로우측 전원전압 -VL 레벨로 구동되기 때문에, 이들 MOS 트랜지스터 Q8 및 Q12를 통해 흐르는 전류량은 충분히 작게 할 수 있다.When the voltage level of the output signal OUT decreases, the MOS transistor Q12 is brought into a non-conductive state. In this case, in the paths of the MOS transistors Q8 and Q12, the right power source from the high-side
정상상태시에 있어서는, 이 최종출력단(130)에서 하이측 전원선 102로부터 로우측 전원선 104로 직류전류가 흐르는 경로는 존재하지 않기 때문에, MOS 트랜지스터 Q11 및 Q15의 구동능력을 크게 할 수 있어, 출력노드 150의 출력부하용량이 큰 경우라도, 고속으로 최종출력노드를 구동하여 출력신호 OUT를 변화시킬 수 있다.In the steady state, since there is no path in which the DC current flows from the high
입력단(100) 및 부트스트랩형 구동단(120)은, 레시오회로이고, MOS 트랜지스 터 Q1 및 Q6 및 MOS 트랜지스터 Q5 및 Q7에서, 전류가 흐른다. 그렇지만, 입력단(100) 및 부트스트랩형 구동단(120)에서는, 노드 A 및 C의 전압레벨은 상보적으로 변화되기 때문에, 입력신호 IN의 논리레벨에 따라, 입력단(100) 및 부트스트랩형 구동단(120)의 한쪽에 있어서 로우레벨신호를 출력할 때에 전류가 흐를 뿐이며, 그 소비전력은, 하나의 부트스트랩형 부하회로밖에 설치하지 않는 레벨변환회로의 소비전력과 동일한 정도로 설정할 수 있다.The
또한, 도 13에 나타내는 레벨변환회로의 구성에 있어서도, N채널 MOS 트랜지스터 대신에 P채널 MOS 트랜지스터를 사용하고, 또한 전압극성을 반대로 함으로써(전원선 102에 전압 -VL을 공급하며, 전원선 104에 전압 VH를 공급한다), 동일한 레벨변환회로를 실현할 수 있다.Also, in the configuration of the level conversion circuit shown in Fig. 13, a P-channel MOS transistor is used instead of the N-channel MOS transistor, and the voltage polarity is reversed (the voltage -VL is supplied to the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 5에 따르면, 레시오리스 회로를 사용하여 초단의 레벨변환단의 출력신호에 따라 최종출력노드를 구동하고 있고, 고속으로 출력신호를 변화시킬 수 있는 저소비전류의 레벨변환회로를 실현할 수 있다.As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, the final output node is driven in accordance with the output signal of the first stage level conversion stage by using the ratioless circuit, and the level of the low current consumption which can change the output signal at high speed. The conversion circuit can be realized.
(실시예 6)(Example 6)
도 15는, 본 발명의 실시예 6에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다. 도 15에서는, 입력신호 IN에 따라, 출력노드(2)를 구동하는 입력초단 변환단의 구성을 나타낸다. 이 도 15에 나타내는 입력초단 변환단은, 실시예 1내지 5 중 어느 하나와 조합하여 사용되어도 된다. 이 도 15에 나타내는 입력초단 변환단에 있어서는, 노드 9와 로우측 전원노드 4의 사이에, 출력노드 2 상의 신호에 따라 선택적으로 도통하는 N채널 MOS 트랜지스터 200이 설치된다. 즉, 도 1에 나타내는 레벨변환회로를 예로 들면, MOS 트랜지스터 200이, 저항소자 7 대신에 사용된다.Fig. 15 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the sixth embodiment of the present invention. In Fig. 15, the configuration of the input first stage conversion stage for driving the
도 16은, 도 15에 나타내는 입력변환단의 동작을 나타내는 신호파형도이다. 이하, 도 16을 참조하여, 이 도 15에 나타내는 입력초단 변환단의 동작에 대하여 설명한다. 입력신호 IN이 기준전압 GND 레벨일 때, 출력노드 2의 전압레벨은 전압 VH 레벨이고, 노드 9는, MOS 트랜지스터 20O에 의해, 로우측 전원전압 -VL 레벨로 유지된다.FIG. 16 is a signal waveform diagram showing the operation of the input conversion stage shown in FIG. Hereinafter, with reference to FIG. 16, operation | movement of the input ultra-short conversion stage shown in this FIG. 15 is demonstrated. When the input signal IN is the reference voltage GND level, the voltage level of the
입력신호 IN이 로우레벨(GND)로부터 하이레벨(VDD)로 상승하면, 노드 9의 전압레벨이 상승하고, 따라서, MOS 트랜지스터 6이 도통하여 노드 2의 전압레벨이 저하한다. 이 출력노드 2의 전압레벨은, 레벨변환단의 출력노드 2를 구동하는 회로부분이, 레시오회로이고, 로우측 전원전압 -VL보다도 높은 전압레벨이 된다. 그렇지만, 출력오프셋전압을 충분히 작게 함으로써, MOS 트랜지스터 200을 비도통상태로 설정할 수 있다. 이 경우, 노드 9는, MOS 트랜지스터 200에서 누설전류가 흐를 뿐이며, 저항소자를 이용하는 경우와 같은 노드 9의 전압레벨의 저하의 문제는 생기지 않고, 따라서 입력신호 IN의 하이레벨기간에 대한 제약이 없어져, 회로의 유연성이 개선된다.When the input signal IN rises from the low level GND to the high level VDD, the voltage level of the
또한, MOS 트랜지스터 6의 게이트전위를 일정하게 유지할 수 있고, 따라서, 출력노드 2의 전압레벨이 일정하게 유지되기 때문에, 출력노드 2의 로우레벨전압이 상승하는 문제를 해소할 수 있고, 출력노드 2의 전압을 수신하는 회로의 로우측 전압에 대한 동작마진을 개선할 수 있다.In addition, since the gate potential of the
(변경예) (Change example)
도 17은, 본 발명의 실시예 6의 변경예를 나타내는 도면이다. 이 도 17에서는, P채널 16을 사용하여, 입력신호 IN의 하이레벨 전압레벨의 레벨변환을 행한다. 이 입력초단 변환단에 있어서는, 하이측 전원노드 3과 MOS 트랜지스터 16의 게이트노드 19의 사이에, 출력노드 12 상의 전압에 응답하여 선택적으로 도통하는 P채널 MOS 트랜지스터 202가 접속된다. 즉, 이 도 17에 나타내는 입력변환단은, 도 5에 나타내는 레벨변환회로의 전류구동소자 17 대신에, 출력노드 12의 신호에 응답하는 P채널 MOS 트랜지스터 202가 이용된다.17 is a diagram showing a modification of the sixth embodiment of the present invention. In Fig. 17, the
이 도 17에 나타내는 입력변환단의 구성인 경우, 입력신호 IN이 로우레벨이 되고, 용량소자 18에 의해 노드 19의 전압레벨이 저하하였을 때, 노드 12는, MOS 트랜지스터 16에 의해 충전되고, 하이측 전원전압 VH에 가까운 전압레벨이 된다. 따라서, 이 경우는, 출력노드 12의 오프셋전압을, MOS 트랜지스터 202를 비도통상태로 유지하는 전압레벨로 설정함으로써, MOS 트랜지스터 202를 비도통상태로 유지할 수 있다. 따라서, 입력신호 IN이 로우레벨일 때에, 노드 19의 전압레벨이, 충전전류에 의해 상승하는 것을 방지할 수 있고, 입력신호 IN의 로우레벨기간에 대한 제약을 없앨 수 있다.In the case of the configuration of the input conversion stage shown in FIG. 17, when the input signal IN becomes low and the voltage level of the
입력신호 IN이 하이레벨로 상승되었을 때에는, 용량소자 18에 의해 노드 19가 하이측 전원전압 VH의 전압레벨로 구동되고, MOS 트랜지스터 16이 비도통상태가 되어, 출력노드 12의 로우레벨전압에 대하여 조금도 악영향을 미치게 하지 않는다. 이때에는, MOS 트랜지스터 202에 의해 노드 19가 하이측 전원전압 VH 레벨로 유지 된다.When the input signal IN is raised to the high level, the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 6에 따르면, 입력신호를 용량소자를 통해 게이트로 수신하는 출력구동 MOS 트랜지스터의 게이트노드에, 이 출력구동 MOS 트랜지스터의 드라이브노드의 전압을 그 게이트로 수신하는 MOS 트랜지스터를 접속하고 있고, 출력구동 MOS 트랜지스터의 게이트노드의 전위가 변하는 것을 억제할 수 있어, 입력신호의 하이레벨기간 및 로우레벨기간에 대한 제약을 없앨 수 있다. As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, a gate node of an output drive MOS transistor that receives an input signal through a capacitive element as a gate, and a MOS that receives a voltage of a drive node of the output drive MOS transistor into its gate The transistors are connected, and the potential of the gate node of the output drive MOS transistor can be suppressed from being changed, so that the restrictions on the high level period and the low level period of the input signal can be removed.
(실시예 7)(Example 7)
도 18은, 본 발명의 실시예 7에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 18에 나타내는 레벨변환회로에서는, 도 15에 나타내는 레벨변환회로의 구성에 있어서, 또한, 게이트노드(9)와 로우측 전원노드(4)의 사이에, 고저항의 저항소자(210)를 접속한다. 도 18에 나타내는 회로의 다른 구성은, 도 15에 나타내는 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.Fig. 18 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the seventh embodiment of the present invention. In the level converting circuit shown in Fig. 18, in the configuration of the level converting circuit shown in Fig. 15, a high
저항소자 210의 저항값 RI를 충분히 크게 한다. 저항소자 210을 이용함으로써, 게이트노드(9)의 초기전위를 로우측 전원전압 -VL로 설정한다. 저항소자 210의 저항값 RI를 충분히 크게 하고, 그 구동전류량을, MOS 트랜지스터 200의 누설전류 이하로 함으로써, 정상상태시에서의 게이트노드 9의 전위레벨이 불필요한 변화를 확실히 억제함과 동시에, 정확히 게이트노드 9의 전위를 초기 설정하여, 입력신호 IN 에 따라 출력노드 2에 신호를 생성할 수 있다.The resistance value RI of the
이때, 도면에는 나타내지 않지만, 도 17에 나타내는 구성에 있어서도, 본 발 명의 실시예 7에 따라, MOS 트랜지스터 202와 병렬로 고저항의 저항소자를 접속함으로써, 게이트노드 19의 전압레벨을 하이측 전원전압 VH로 초기 설정할 수 있다.At this time, although not shown in the drawing, also in the configuration shown in FIG. 17, according to the seventh embodiment of the present invention, by connecting a high resistance resistor in parallel with the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 7에 따르면, 입력신호를 용량소자를 통해 게이트로 수신하는 출력구동 MOS 트랜지스터의 게이트에, 그 게이트로 출력노드전위를 수신하는 MOS 트랜지스터와 병렬로 고저항의 저항소자(전류제한소자)를 접속하고 있어, 확실히, 출력구동 MOS 트랜지스터의 게이트전위를 소정전압레벨로 초기 설정할 수 있다.As described above, according to the seventh embodiment of the present invention, the resistance of the high resistance in parallel with the MOS transistor receiving the output node potential through the gate to the gate of the output drive MOS transistor receiving the input signal to the gate through the capacitor The element (current limiting element) is connected, and the gate potential of the output drive MOS transistor can be surely set to the predetermined voltage level.
(실시예 8)(Example 8)
도 19는, 본 발명의 실시예 8에 따른 레벨변환회로의 주요부의 구성을 나타내는 도면이다. 이 도 19에 나타내는 레벨변환회로에 있어서는, 도 18에 나타내는 고저항의 저항소자 210 대신에, 파워 온 리셋트(POR)회로 230의 출력신호(파워 온 리셋트신호) POR에 따라 도통하여, 게이트노드(9)를 로우측 전원노드(4)에 결합하는 N채널 MOS 트랜지스터 220이 설치된다. 도 19에 나타내는 레벨변환회로의 다른 구성은, 도 18에 나타내는 레벨변환회로의 구성과 동일하고, 대응하는 부분에는 동일참조번호를 부착하며, 그 상세설명은 생략한다.Fig. 19 is a diagram showing the configuration of main parts of the level conversion circuit according to the eighth embodiment of the present invention. In the level conversion circuit shown in Fig. 19, instead of the high
파워 온 리셋트회로 230은, 하이측 전원전압 VH와 로우측 전원전압 -VL을 양동작전원전압으로서 동작하고, 이들 전압 VH 및 -VL의 투입시, 파워 온 리셋트신호 POR을 소정기간 H 레벨(전압 VH 레벨)로 구동한다. 파워 온 리셋트신호 POR은, 정상상태시에 있어서는, 로우측 전원전압 VL 레벨로 유지된다.The power-on
즉, 도 20에 나타내는 바와 같이, 전원투입 전에 있어서 전압 VH 및 -VL은, 모두, 기준전압 GND 레벨이다. 전원이 투입되면, 이 하이측 전원전압 VH의 전압레벨이 상승하여 소정의 전압레벨(VH)에 도달하고, 또한 로우측 전원전압 -VL도 소정의 전압레벨(-VL)에 도달한다. 이 전원투입에 응답하여, 전압 VH 및 -VL이 소정의 전압레벨에 도달하거나 또는 안정변화하면, 파워 온 리셋트회로 230으로부터의 파워 온 리셋트신호 POR이 전압 VH 레벨로 상승하고, 따라서, MOS 트랜지스터 220이 도통한다. 따라서, 게이트노드 9가, 로우측 전원노드 4에 접속되어, 게이트노드 9가 전압레벨로 초기 설정된다.That is, as shown in FIG. 20, both the voltage VH and -VL are the reference voltage GND level before power supply. When the power is turned on, the voltage level of the high side power supply voltage VH rises to reach the predetermined voltage level VH, and the low side power supply voltage -VL also reaches the predetermined voltage level (-VL). In response to this power-on, when the voltages VH and -VL reach a predetermined voltage level or change stably, the power-on reset signal POR from the power-on
소정기간이 경과하면, 이 파워 온 리셋트회로 230으로부터의 파워 온 리셋트신호 POR이 전압 -VL 레벨이 되고, MOS 트랜지스터 220이 비도통상태가 된다. 통상동작시에는, 이 MOS 트랜지스터 220은 비도통상태로 유지되기 때문에, 입력신호 IN의 레벨변환동작에 대해서는, 조금도 이 MOS 트랜지스터 220은 악영향을 미치게 하지 않는다.When the predetermined period has elapsed, the power-on reset signal POR from this power-on
도 21은, 도 19에 나타내는 파워 온 리셋트회로 230의 구성의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 21에서, 파워 온 리셋트회로 230은, 전압 VDD 및 GND를 동작전압으로서 수신하고, 하이측 전원전압 VH의 투입을 검출하는 VH 투입검출회로 240과, 전압 VDD 및 GND를 동작전원전압으로서 수신하여, 로우측 전원전압 -VL의 투입을 검출하는 VL 투입검출회로 242와, 전압 VDD 및 GND를 양동작전원전압으로서 수신하여 동작하고, 투입검출회로 240 및 242로부터 전압투입 검출신호 PUPH 및 PUPL을 수신하는 NAND 회로 244와, NAND 회로 244의 출력신호의 레벨을 변환하는 레벨변환회로 246과, 레벨변환회로 246의 출력신호 MPOR의 상승에 응답하여 원샷의 펄스신호를 발생하는 원샷펄스발생회로 248을 포함한다.FIG. 21 is a diagram schematically showing an example of the configuration of the power-on
VH 투입검출회로 240은, 예를 들면 하이측 전원노드와 접지노드와의 사이에 직렬로 접속되는 용량소자 및 저항소자를 포함하고, 이 용량소자의 용량결합에 의한 전압변화에 의해, 하이측 전원전압 VH가 투입되었는지를 인버터 등을 사용하여 검출하고, 이 투입시, 전압투입 검출신호 PUPH를 H 레벨로 구동한다.The VH
VL 투입검출회로 242는, 예를 들면, 전압 VDD를 수신하는 전원노드와 로우측 전원전압 -VL을 수신하는 로우측 전원노드와 사이에 직렬로 접속되는 저항소자 및 용량소자를 포함하고, 용량소자의 용량결합에 의해, 로우측 전원전압 -VL의 투입을 검출한다. 이 VL 투입검출회로 242는, 전압 -VL의 투입시, 그 출력신호 PUPL을 H 레벨로 구동한다.The VL
NAND 게이트 244는, 이들 전압투입 검출신호 PUPH 및 PUPL이 모두 H 레벨(전압 VDD 레벨)일 때에, 그 출력신호를 전압 GND 레벨로 구동한다. 전압투입 검출신호 PUPH 및 PUPL의 적어도 한쪽이 로우레벨일 때에는, 이 NAND 회로 244는, 전압 VDD 레벨의 신호를, 출력한다.The
레벨변환회로 246은, 예를 들면 도 1에서 나타내는 구성을 갖고, NAND 회로 244의 출력신호를, 전압 VH 및 -VL의 사이에서 변화되는 신호로 변환한다.The
원샷펄스발생회로 248은, 전압 VH 및-VL을 동작전원전압으로서 동작하고, 레벨변환회로 246으로부터의 신호 MPOR의 상승에 응답하여 원샷의 펄스신호를 생성하여, 파워 온 리셋트신호 POR을 생성한다.The one-shot
도 22는, 도 21에 나타내는 파워 온 리셋트회로 230의 동작을 나타내는 신호 파형도이다. 이하, 도 22를 참조하여, 도 21에 나타내는 파워 온 리셋트회로 230의 동작에 대하여 설명한다.FIG. 22 is a signal waveform diagram showing the operation of the power-on
이 파워 온 리셋트회로 230에서는, 전압 VDD 및 GND가, 전압 VH 및 -VL보다도 먼저 안정상태에 있는 것을 전제로 하고 있다.In this power-on
전압 VH가 투입되어, 그 전압레벨이 상승하면, VH 투입검출회로 240이, 내부의 용량소자의 용량결합에 의해 이 전압상승을 검출하고, 전압투입 검출신호 PUPH를 하이레벨로 상승한다. 마찬가지로, 전압 -VL이 투입되어, 그 전압레벨이 저하하면, VL 투입검출회로 242를, 그 내부의 용량소자의 용량결합에 의해 이 전압레벨저하를 검출하고, 전압투입 검출신호 PUPL을 하이레벨로 구동한다. 이들 검출신호 PUPH 및 PUPL이 모두 전압 VDD 레벨의 하이레벨이 되면, NAND 회로 244의 출력신호가 전압 GND 레벨의 로우레벨이 된다.When the voltage VH is input and the voltage level rises, the VH
레벨변환회로 246은, 예를 들면 도 1에 나타내는 구성을 갖고, NAND 회로 244의 출력신호의 논리레벨을 반전하고 또한 그 신호진폭을 변환한다. 따라서, NAND 회로 244의 출력신호가 하강에 응답하여 레벨변환회로 246으로부터의 신호 MPOR이, 전압 VH 레벨로 상승한다. 이 신호 MPOR의 상승에 응답하여 원샷펄스발생회로 248이, 소정기간전압 VH 레벨로 그 출력신호 POR을 구동하여, 소정시간경과 후에, 이 신호 POR을 전압 -VL 레벨로 구동한다.The
따라서, 이 도 21에 나타내는 파워 온 리셋트회로 230의 구성에 의해, 전압 VH 및 -VL이 모두 소정전압레벨에 도달한 후에, 파워 온 리셋트신호 POR을 원샷펄스의 형태로 생성할 수 있다.Therefore, with the configuration of the power-on
이때, 이 도 21에 나타내는 파워 온 리셋트회로 230의 구성에 의해, 검출회로 240 및 242가 전압 VH 및 -VL의 투입을 검출한 후에, 파워 온 리셋트신호 POR을, 이들 전압의 투입시퀀스에 상관없이 생성할 수 있다.At this time, according to the configuration of the power-on
이때, 본 발명의 실시예 8에서도, 도 19에 나타내는 구성에 있어서, N채널 MOS 트랜지스터를 전부 P채널 MOS 트랜지스터로 설정하고, 전원노드 4에 하이측 전원전압 VH를 공급함으로써, 하이측 신호의 진폭변환을 행할 수 있다. 그 경우, 파워 온 리셋트신호로서, 도 21에 나타내는 원샷펄스발생회로 248의 출력신호 POR의 반전신호를 초기 설정용의 P채널 MOS 트랜지스터의 게이트에 공급한다.At this time, also in the eighth embodiment of the present invention, in the configuration shown in Fig. 19, the N-channel MOS transistors are all set to P-channel MOS transistors, and the high-side power supply voltage VH is supplied to the
이상과 같이, 본 발명의 실시예 8에 따르면, 레벨변환회로의 내부노드를, 파워 온 리셋트신호에 따라 초기 설정하고 있고, 정확히 내부노드를 소정전압레벨로 설정하며, 또한 통상동작모드시, 이 내부노드를 플로팅 상태로 설정하고, 용량소자의 용량결합에 의해, 정확히, 그 전압레벨을 설정할 수 있다.As described above, according to the eighth embodiment of the present invention, the internal node of the level conversion circuit is initially set in accordance with the power-on reset signal, and the internal node is correctly set to the predetermined voltage level, and in the normal operation mode, By setting this internal node in a floating state and capacitive coupling of the capacitor, the voltage level can be set exactly.
이때, 전술한 실시예 1 내지 8에서, MOS 트랜지스터로서는, 전계효과 트랜지스터이면 되고, 반도체기판 상에 형성되는 MOS 트랜지스터이어도 되고, 또한 유리 등의 절연성기판 상에 형성되는 박막트랜지스터(TFT)이어도 된다.In this case, in Examples 1 to 8 described above, the MOS transistor may be a field effect transistor, a MOS transistor formed on a semiconductor substrate, or a thin film transistor (TFT) formed on an insulating substrate such as glass.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 1종류의 MOS 트랜지스터를 사용하여 레벨변환회로를 구성하고, 또한 출력드라이브 트랜지스터의 게이트를 용량소자를 통해 입력신호에 따라 구동하고 있다. 따라서, 출력드라이브 트랜지스터의 소스노드의 전 압을, 그 출력신호로서 입력신호의 대응한 논리레벨의 전압레벨에 상관없이 출력할 수 있다. 이에 따라, 공정수가 감소된 저소비전력의 레벨변환회로를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, one type of MOS transistor is used to constitute a level conversion circuit, and the gate of the output drive transistor is driven in accordance with an input signal through a capacitor. Therefore, the voltage of the source node of the output drive transistor can be output as the output signal irrespective of the voltage level of the corresponding logic level of the input signal. As a result, a low power consumption level conversion circuit can be realized.
본 발명을 상세히 설명하여 나타내 왔지만, 이것은 예시를 위한 것으로서, 한정될 수 없고, 발명의 정신과 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이 명백하게 이해될 것이다.Although the present invention has been described in detail, it is to be understood that this is for purposes of illustration and not limitation, and the spirit and scope of the invention is limited only by the appended claims.
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